CA2274147C - Procede de separation dynamique de deux zones par un rideau d'air propre - Google Patents
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Abstract
Afin d'assurer la séparation dynamique d'une zone (10) à protéger et d'une zone contaminante (12), communiquant entre elles par au moins une zone de séparation (11), on utilise un rideau d'air (14) formé en injectant simultanément au moins deux jets d'air propre adjacents et de même sens dans la zone de séparation (11). Plus précisément, le rideau d'air (14) comprend un jet lent dont le dard (16) recouvre toute la zone de séparation (11) et un jet rapide, interposé entre le jet lent et la zone (10) à protéger et dont le débit d'injection est tel qu'il induit, sur sa face en contact avec le jet lent, un débit d'air sensiblement égal à la moitié du débit d'injection du jet lent. De préférence, de l'air propre de ventilation est aussi injecté dans la zone (10) à protéger, à un débit au moins égal au débit d'air induit par la face du rideau d'air en contact avec l'air de ventilation et, en tout état de cause, à une vitesse au moins égale à 0,1 m/s.
Description
PROCEDE DE SEPARATION DYNAMIQUE DE DEUX ZONES PAR UN
RIDEAU D'AIR PROPRE.
DESCRIPTION
' 5 Domaine technique L'invention concerne un procédé permettant d'assurer la séparation dynamique d'une zone contami-nante et d'une zone à protéger, communiquant entre elles par au moins une zone de séparation, au moyen d'un rideau d'air propre obtenu en injectant dans la zone de séparation au moins deux jets d'air propre adjacents et de même sens.
Le procédé selon l'invention peut être uti -lisé dans de nombreux secteurs industriels.
Une première famille d'industries concernée par ce procédé inclut toutes les industries (agro-alimentaires, médicales, biotechnologies, hautes tech-nologies, etc.), dans lesquelles il est nécessaire d'empêcher que l'atmosphère d'une zone de travail don-née soit contaminée par l'air ambiant, porteur d'une contamination thermique, microbienne, particulaire et/ou gazeuse.
Une autre famille d'industries concernée par le procédé selon l'invention inclut les industries (nucléaires, chimiques, médicales, etc.) dans lesquel les l'homme et son environnement doivent être protégés vis-à-vis de produits toxiques ou dangereux placés à
l'intérieur d'une enceinte de confinement.
Etat de la technique Il existe actuellement deux types de solu-tions pour assurer la séparation dynamique de deux WÖ 98126226 PCTIFR97/02238
RIDEAU D'AIR PROPRE.
DESCRIPTION
' 5 Domaine technique L'invention concerne un procédé permettant d'assurer la séparation dynamique d'une zone contami-nante et d'une zone à protéger, communiquant entre elles par au moins une zone de séparation, au moyen d'un rideau d'air propre obtenu en injectant dans la zone de séparation au moins deux jets d'air propre adjacents et de même sens.
Le procédé selon l'invention peut être uti -lisé dans de nombreux secteurs industriels.
Une première famille d'industries concernée par ce procédé inclut toutes les industries (agro-alimentaires, médicales, biotechnologies, hautes tech-nologies, etc.), dans lesquelles il est nécessaire d'empêcher que l'atmosphère d'une zone de travail don-née soit contaminée par l'air ambiant, porteur d'une contamination thermique, microbienne, particulaire et/ou gazeuse.
Une autre famille d'industries concernée par le procédé selon l'invention inclut les industries (nucléaires, chimiques, médicales, etc.) dans lesquel les l'homme et son environnement doivent être protégés vis-à-vis de produits toxiques ou dangereux placés à
l'intérieur d'une enceinte de confinement.
Etat de la technique Il existe actuellement deux types de solu-tions pour assurer la séparation dynamique de deux WÖ 98126226 PCTIFR97/02238
- 2 zones communiquant entre elles par une ou plusieurs zones de séparation afin, par exemple, de permettre l'entrëe et la sortie d'objets . la protection par ventilation et la protection par rideau d'air.
La protection par ventilation consiste à
créer artificiellement une différence de pression entre les deux zones, pour que la pression régnant dans la zone à protéger soit supérieure à la pression qui règne à l'intérieur de la zone contaminante. Ainsi, dans le cas où la zone à protéger contient un produit suscepti-ble d'être contaminé par l'air ambiant, on injecte dans la zone à protéger un flux laminaire qui souffle vers l'extérieur au travers de la zone de séparation. Dans le cas inverse où il s'agit de protéger le personnel et i5 l'environnement situés à l'extérieur d'un espace contaminé, le confinement dynamique est assuré en mettant en oeuvre une ventilation d'extraction dans cet espace contaminé. Dans l'un et l'autre cas, une règle empirique impose une vitesse minimale de l'air ventilé
de 0,5 m/s, dans le plan de la zone de séparation par laquelle les deux zones communiquent, afin d'éviter le transfert de la contamination dans la zone à protéger.
L'efficacité de cette technique de protec tion par ventilation n'est cependant pas parfaite, surtout en situation dite "d'effractions", c'est-à-dire lorsque des objets sont transfêrés au travers de la zone de séparation interposée entre les deux zones. De plus, ce type de protection impose de traiter et de contrôler, selon le cas, toute la zone propre à
protéger vis-à-vis de l'atmosphère extérieure contaminante ou toute la zone contaminée. Lorsque la zone à traiter et à contrôler est de grandes dimensions, cela entraîne un coût d'équipement et de WO'98/26226 PCT/FR97/02238
La protection par ventilation consiste à
créer artificiellement une différence de pression entre les deux zones, pour que la pression régnant dans la zone à protéger soit supérieure à la pression qui règne à l'intérieur de la zone contaminante. Ainsi, dans le cas où la zone à protéger contient un produit suscepti-ble d'être contaminé par l'air ambiant, on injecte dans la zone à protéger un flux laminaire qui souffle vers l'extérieur au travers de la zone de séparation. Dans le cas inverse où il s'agit de protéger le personnel et i5 l'environnement situés à l'extérieur d'un espace contaminé, le confinement dynamique est assuré en mettant en oeuvre une ventilation d'extraction dans cet espace contaminé. Dans l'un et l'autre cas, une règle empirique impose une vitesse minimale de l'air ventilé
de 0,5 m/s, dans le plan de la zone de séparation par laquelle les deux zones communiquent, afin d'éviter le transfert de la contamination dans la zone à protéger.
L'efficacité de cette technique de protec tion par ventilation n'est cependant pas parfaite, surtout en situation dite "d'effractions", c'est-à-dire lorsque des objets sont transfêrés au travers de la zone de séparation interposée entre les deux zones. De plus, ce type de protection impose de traiter et de contrôler, selon le cas, toute la zone propre à
protéger vis-à-vis de l'atmosphère extérieure contaminante ou toute la zone contaminée. Lorsque la zone à traiter et à contrôler est de grandes dimensions, cela entraîne un coût d'équipement et de WO'98/26226 PCT/FR97/02238
- 3 fonctionnement particulièrement important. Enfin, cette technique de protection par ventilation n'assure qu'une ' protection sens unique, c'est--dire qu'elle n'agit que lorsque les transferts de contamination ne sont ' S possibles que dans un seul sens.
La technique de protection par rideau d'air consiste injecter simultanment, dans la zone de sparation par laquelle les deux zones communiquent, un ou plusieurs jets d'air propre, adjacents et de mme sens, qui forment une porte fictive entre la zone protger et la zone contaminante.
Conformment la thorie des jets plans turbulents, il est rappel qu'un jet d'air plan se dcompose en deux zones distinctes . une zone de tran-sition (ou zone de coeur) et une zone de dveloppement.
La zone de transition correspond la par-tie centrale du jet, appuye sur la buse, dans laquelle le vecteur vitesse est constant. Cette zone correspond la partie du jet dans laquelle aucun mlange entre l'air inject et l'air prsent de part et d'autre du . jet ne se produit. En section selon un plan perpendicu-laire au plan de la zone de sparation, la largeur de la zone de transition diminue progressivement en s'loignant de la buse. Pour cette raison, cette zone de transition sera appele "dard" dans la suite du texte.
La zone de développement du jet est la par-tie de ce dernier située à l'extérieur de la zone de transition. Dans cette zone de développement du jet, l'air extérieur est entraîné par l'écoulement du jet.
Cela se traduit par des variations du vecteur vitesse et par un brassage de l'air. L'entraînement de l'air par les deux faces du jet, dans cette zone de dévelop-" WO 98/26226 PCT/FR97/02238
La technique de protection par rideau d'air consiste injecter simultanment, dans la zone de sparation par laquelle les deux zones communiquent, un ou plusieurs jets d'air propre, adjacents et de mme sens, qui forment une porte fictive entre la zone protger et la zone contaminante.
Conformment la thorie des jets plans turbulents, il est rappel qu'un jet d'air plan se dcompose en deux zones distinctes . une zone de tran-sition (ou zone de coeur) et une zone de dveloppement.
La zone de transition correspond la par-tie centrale du jet, appuye sur la buse, dans laquelle le vecteur vitesse est constant. Cette zone correspond la partie du jet dans laquelle aucun mlange entre l'air inject et l'air prsent de part et d'autre du . jet ne se produit. En section selon un plan perpendicu-laire au plan de la zone de sparation, la largeur de la zone de transition diminue progressivement en s'loignant de la buse. Pour cette raison, cette zone de transition sera appele "dard" dans la suite du texte.
La zone de développement du jet est la par-tie de ce dernier située à l'extérieur de la zone de transition. Dans cette zone de développement du jet, l'air extérieur est entraîné par l'écoulement du jet.
Cela se traduit par des variations du vecteur vitesse et par un brassage de l'air. L'entraînement de l'air par les deux faces du jet, dans cette zone de dévelop-" WO 98/26226 PCT/FR97/02238
4 pement, est appelé "induction". Un jet d'air induit ainsi, sur châcune de ses faces, un débit d'air qui dépend notamment du débit d'injection du jet considéré.
Dans le document JP-B-36 7228, on a proposé
de réaliser un rideau d'air en injectant simultanément dans la zone de séparation trois jets d'air adjacents et de même sens. Plus précisément, un jet d'air relativement rapide est injecté entre deux jets d'air relativement lents. Cet agencement est supposé assurer un confinement plus efficace qu'un jet d'air unique, par le fait que l'air entraîné et brassé par le jet central est de l'air faiblement contaminé, provenant des jets relativement lents injectés de part et d'autre de ce jet d'air central.
Cependant, ce document ne tient compte ni de la longueur des dards de chacun des jets, ni de leurs débits d'injection, de sorte que l'efficacité du confinement est très aléatoire.
Dans le document FR-A-2 530 163, iI est proposé d'assurer le confinement d'un local pollué, comportant une ouverture, en injectant dans celle-ci un rideau d'air formé de deux jets d'air propre adjacents et de même sens. De façon plus précise, la séparation dynamique est assurée par un premier jet relativement lent (appelé "jet lent"), dont le dard recouvre en totalité l'ouverture. Le deuxième jet (appelé "jet rapide") , relativement rapide par rapport au jet lent, est installé entre le jet lent et la zone à protéger.
I1 a pour fonction de stabiliser le jet lent, par un effet d'aspiration qui plaquë ce jet lent contre le jet rapide.
Dans ce document FR-A-2 530 163, il est précisé que le dard du jet lent est suffisamment long WÖ 98126226 PCT/FR97I02238 pour recouvrir toute l'ouverture lorsque la largeur de la buse d'injection de ce jet lent est au moins égale à
1/6ème de la hauteur de l' ouverture à protéger. I1 est également indiqué que les débits d'injection des deux
Dans le document JP-B-36 7228, on a proposé
de réaliser un rideau d'air en injectant simultanément dans la zone de séparation trois jets d'air adjacents et de même sens. Plus précisément, un jet d'air relativement rapide est injecté entre deux jets d'air relativement lents. Cet agencement est supposé assurer un confinement plus efficace qu'un jet d'air unique, par le fait que l'air entraîné et brassé par le jet central est de l'air faiblement contaminé, provenant des jets relativement lents injectés de part et d'autre de ce jet d'air central.
Cependant, ce document ne tient compte ni de la longueur des dards de chacun des jets, ni de leurs débits d'injection, de sorte que l'efficacité du confinement est très aléatoire.
Dans le document FR-A-2 530 163, iI est proposé d'assurer le confinement d'un local pollué, comportant une ouverture, en injectant dans celle-ci un rideau d'air formé de deux jets d'air propre adjacents et de même sens. De façon plus précise, la séparation dynamique est assurée par un premier jet relativement lent (appelé "jet lent"), dont le dard recouvre en totalité l'ouverture. Le deuxième jet (appelé "jet rapide") , relativement rapide par rapport au jet lent, est installé entre le jet lent et la zone à protéger.
I1 a pour fonction de stabiliser le jet lent, par un effet d'aspiration qui plaquë ce jet lent contre le jet rapide.
Dans ce document FR-A-2 530 163, il est précisé que le dard du jet lent est suffisamment long WÖ 98126226 PCT/FR97I02238 pour recouvrir toute l'ouverture lorsque la largeur de la buse d'injection de ce jet lent est au moins égale à
1/6ème de la hauteur de l' ouverture à protéger. I1 est également indiqué que les débits d'injection des deux
5 jets d'air doivent être tels que le débit d'air induit par la face du jet rapide qui est en contact avec le jet lent soit sensiblement égal au débit d'injection de ce dernier.
Dans le document FR-A-2 652 520, il est proposé d'utiliser un rideau d'air pour protéger une zone de travail propre, munie d'une ouverture, vis-à-vis du milieu extérieur contaminant. Les principales caractéristiques du rideau d'air sont comparables à
celles qui sont décrites dans le document FR-A-2 530 163. Il est précisé en outre que la vitesse d'injection du jet lent doit être de l'ordre de 0,4 m/s ou 0,5 m/s. I1 est également précisé que les jets sont émis de façon à ce que la face externe du jet rapide arrive en limite du plan de l'ouverture. Compte tenu des angles d'expansion des jets, cela se traduit par un angle d'environ 12° entre le plan médian des jets et le plan de l'ouverture.
Dans le document FR-A-2 652 520, il est aussi proposé d'injecter simultanément de l'air propre de ventilation, à une température adaptée aux besoins, à l'intérieur de la zone de travail à protéger. I1 est indiqué que cet air propre de ventilation doit être injecté à un débit sensiblement ëgal au débit induit par la face du jet rapide qui est en contact avec l'air propre de ventilation.
Par ailleurs, il est aussi indiqué dans le document FR-A-2 652 520 que la grille de reprise par laquelle on récupère les deux jets est disposée à l'ex-
Dans le document FR-A-2 652 520, il est proposé d'utiliser un rideau d'air pour protéger une zone de travail propre, munie d'une ouverture, vis-à-vis du milieu extérieur contaminant. Les principales caractéristiques du rideau d'air sont comparables à
celles qui sont décrites dans le document FR-A-2 530 163. Il est précisé en outre que la vitesse d'injection du jet lent doit être de l'ordre de 0,4 m/s ou 0,5 m/s. I1 est également précisé que les jets sont émis de façon à ce que la face externe du jet rapide arrive en limite du plan de l'ouverture. Compte tenu des angles d'expansion des jets, cela se traduit par un angle d'environ 12° entre le plan médian des jets et le plan de l'ouverture.
Dans le document FR-A-2 652 520, il est aussi proposé d'injecter simultanément de l'air propre de ventilation, à une température adaptée aux besoins, à l'intérieur de la zone de travail à protéger. I1 est indiqué que cet air propre de ventilation doit être injecté à un débit sensiblement ëgal au débit induit par la face du jet rapide qui est en contact avec l'air propre de ventilation.
Par ailleurs, il est aussi indiqué dans le document FR-A-2 652 520 que la grille de reprise par laquelle on récupère les deux jets est disposée à l'ex-
6 PCTIFR97102238 térieur de l'ouverture, et au-dessous du poste de tra-vail, de façon à contrôler la ventilation de la zone contaminée. En outre, les deux parois latérales qui délimitent l'ouverture sont prolongées vers l'extérieur sur une distance au moins égale à l'épaisseur du rideau d'air.
Dans le document FR-A-2 659 782, il est proposé d' adj oindre aux deux j ets d' air propre décrits dans le document FR-A-2 530 163 un troisième jet d'air propre relativement lent, afin que le jet d'air rapide se trouve situë entre deux jets lents adjacents et de même sens.
Dans cet agencement, gui reprend les prin-cipales caractéristiques des documents FR-A- 2 530 163 et FR-A-2 652 520, le débit d'injection de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone à protéger est considérablement diminué. De plus, le confinement dyna-mique est assuré dans les deux sens, ce qui n'était pas le cas dans les documents précédents.
La réduction du débit d'injection de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone à proté-ger découle du fait que l'induction dans cette zone est produite par la zone de développement de l'un des jets lents et non plus par la zone de développement du jet rapide comme dans le cas d'un rideau d'air à deux jets.
En dépit des améliorations apportées à la technique du rideau d'air par ces différents documents, des expériences et des simulations faites par les demandeurs ont montré que l'efficacité du confinement obtenu avec les dispositifs à rideau d'air décrits dans les documents FR-A-2 530 153, FR-A-2 652 520 et FR-A-2 659 782 restait très perfectible, notamment en situa-tion d'effractions.
W0 98/26226 PCTlFR97/02238 Exposé de l'invention L'invention a précisément pour objet un ' procédé de séparation dynamique de deux zones communi quant entre elles par au moins une zone de séparation, ' S utilisant un rideau d'air dont le principe est comparable à celui qui est décrit dans les documents FR-A-2 530 163, FR-A-2 652 520 et FR-A-2 659 782 , mais dont l'efficacité de confinement est sensiblement améliorée, notamment en situation d'effractions.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un procédé de séparation dynamique d'une zone contaminante et d'une zone à protéger, communiquant entre elles par au moins une zone de séparation, ce procédé comprenant les étapes suivantes .
- on injecte dans ladite zone de séparation, à un premier débit d'injection, un premier jet d'air propre relativement lent, comprenant un dard apte à
recouvrir toute la zone de séparation ;
- on injecte simultanément dans la zone de séparation, à un deuxième débit d'injection, un deuxième jet d'air propre relativement rapide, adjacent au premier jet et de même sens que celui-ci, entre la zone à
protéger et le premier jet ;
ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on règle le deuxième débit d'injection, afin que le débit d'air induit par la face du deuxième jet en contact avec le premier jet, soit au plus sensiblement égal à la moitié
du premier débit d'injection.
Les demandeurs ont découvert et vérifié, - par l'expérience et par le calcul, que toutes ces caractéristiques sont indispensables à l'obtention d'un "effet barrière" entre les deux zones, c'est-à-dire _ 8 pour que le dard recouvre effectivement toute la zone de séparation.
En effet, si l'induction de la face du jet rapide, créée par le débit de soufflage de celui-ci, est trop importante, on peut considérer qu'il y a surconsommation du dard du jet lent et cela a pour conséquence une diminution de la longueur du jet lent ;
de ce fait, la couverture de l'ouverture à protéger est imparfaite (cas de tous les documents de l'art antérieur) . En revanche, si le débit du jet rapide est trop faible, la stabilisation du jet lent par induction de la face du jet rapide en contact avec le jet lent n'est pas maximale. C'est pourquoi, les demandeurs ont établi qu'il est essentiel que le débit d'air induit par la face du deuxième jet (rapide) en contact avec le premier jet (lent) soit inférieur ou, de préférence, sensiblement égal à la moitié du débit d'injection de ce premier jet et non égal à la totalité de ce débit d'injection, comme l'enseignent les documents FR-A-2 530 163, FR-A- 89 12861 et FR-A-2 659 782.
Le rideau d'air peut assurer un confinement dynamique dans l'un et l'autre sens, si l'on adjoint aux deux premiers jets un troisième jet relativement lent. Dans ce cas, on injecte dans la zone de séparation, à un troisième débit d'injection, un troisième jet d'air propre relativement lent, adjacent au deuxième jet et de même sens que les premier et deuxième jets, entre la zone à protéger et le deuxième jet. Le troisième jet comprend un dard apte à recouvrir toute la zone de séparation. On règle alors le troisième débit d'injection pour qu'il soit sensiblement ëgal au premier débit d'injection, afin que les débits d'air induits par les faces du deuxième WÖ 98/26226 PCTIFR97/02238 jet respectivement en contact avec le premier et le troisième jets soient au plus sensiblement égaux à la moitié des premier et troisième débits d'injection.
Grâce à ces caractéristiques, le troisième jet S recouvre, effectivement, toute la zone de séparation.
De préférence, on injecte simultanëment de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone à
protéger, à un débit d'injection au moins égal au débit d'air induit par le deuxième ou le troisième jet (selon que le rideau d'air comprend deux ou trois jets), sur la face de celui-ci en contact avec l'air propre de ventilation. Les demandeurs ont découvert que cette caractéristique permet d'obtenir un "effet épurateur"
dans la zone à protéger, notamment en situation d'ef-fractions au travers du rideau d'air.
Afin d'optimiser l'effet épurateur et quel que soit le nombre de jets formant le rideau d'air, on injecte avantageusement l'air propre de ventilation à
une vitesse telle que la vitesse de cet air propre de ventilation, rapportée à la surface du plan de la zone de séparation, soit au moins égale à 0,1 m/s.
Dans le cas où une ventilation interne est utilisée, on injecte l'air propre de ventilation sur la totalité d'une paroi arrière ou supérieure de la zone à
protéger, en direction de la zone de séparation. La paroi par laquelle est injecté l'air propre de ventilation est donc orientée parallèlement ou sensiblement perpendiculairement au plan de la zone de séparation.
Si l'on désire en outre maîtriser la tempé-. rature à l'intérieur de la zone protégée, on injecte l'air propre de ventilation à une température régulée.
Afin d'optimiser encore l'effet barrière procuré par le rideau d'air, tous les jets d'air propre sont de préférence injectés selon des directions sensiblement parallèles au plan de la zone de séparation. De plus, on récupère avantageusement tous les jets d'air propre par une grille de reprise installée en face des buses d'injection de ces jets et située dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction des jets d'air propre.
üne optimisation de l'effet barrière procu-rée par le rideau d'air peut aussi être obtenue en pro-longeant les parois latérales de l'ouverture, situées de part et d'autre des jets d'air propre, afin qu'elles s'étendent vers la zone contaminante sur une distance au moins égale à l'épaisseur maximale des jets.
Brève description des dessins On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de mise en oeuvre de l' in vention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels .
- la figure 1 est une vue en perspective, qui illustre de façon schématique la protection d'une zone de travail propre au moyen d'un rideau d'air formé
de deux jets d'air adjacents, selon une première forme de mise en oeuvre du procédé de l'invention ; et - la figure 2 est une vue en perspective comparable à la figure 1, qui illustre schématiquement la protection d'une zone de travail propre au moyen d'un rideau d'air formée de trois jets d'air adjacents, selon une deuxième forme de mise en oeuvre du procédé
de l'invention.
WÖ 98126226 PC"fIFIt97102238 Exposé détaillé de deux formes de mise en oenvre Sur la figure 1, on a désigné respective-ment par les références 10 et 12 une zone à protéger et une zone contaminante.
Dans la forme de réalisation représentée, la zone 10 à protéger est constituée par l'espace inté-rieur propre d'un poste de travail et la zone contami-nante 12 est constituée par l'espace extérieur à ce poste de travail. Cet espace extérieur constitue une source de contamination thermique, particulaire, gazeuse et/ou microbienne vis-à-vis de l'espace inté-rieur du poste de travail.
Le poste de travail qui forme la zone 10 à
protéger est délimité par des parois étanches dans tou tes les directions, sauf vers la droite en considérant la figure 1. Plus précisément, la face du poste de tra-vail tournée vers la droite sur la figure 1 forme une zone de séparation, constituée par une ouverture 11, par laquelle la zone 10 à protéger communique avec la zone extérieure contaminante 12. Cette ouverture 11 est destinée, par exemple, à permettre l'entrée et la sortie d'objets dans la zone 10 à protéger, ainsi que des manutentions éventuelles à l'intérieur de cette zone, depuis la zone extérieure contaminante 12. I1 est à noter que cette illustration ne constitue qu'un exemple de réalisation, nullement limitatif, les zones 10 et 12 pouvant communiquer par une ou plusieurs zones de séparation d'orientations quelconques et qui ne sont pas nécessairement matérialisées par des ouvertures, sans sortir du cadre de l'invention.
En particulier, dans un mode de réalisation non reprësentê, selon lequel la zone à protéger est un convoyeur en défilement suivant un trajet en ligne, WÖ 98/26226 PCT/FR97/02238 circulaire ou encore sinueux, la zone de séparation entre la zone contaminante et la zone à protéger s'étend longitudinalement le long du trajet dudit convoyeur.
Afin de préserver la séparation dynamique des zones IO et 12 malgré la présence de l'ouverture 11, un rideau d'air I4 est formé en permanence dans cette ouverture lorsque l'installation est utilisée.
Dans la forme de réalisation illustrée schématiquement sur la figure 1, ce rideau d'air 14 est formé en injec-tant simultanément dans l'ouverture deux jets d'air propre adjacents et de même sens.
De façon plus précise, on injecte dans l'ouverture 11 un premier jet d'air propre, relative ment lent, dont seul le dard 16 est représenté, et un deuxième jet d'air propre, relativement rapide par rap-port au premier jet, dont seul le dard 18 est repré-senté. Le deuxième jet est injecté entre le premier jet et la zone 10 à protéger. Pour simplifier, le premier jet et le deuxième jet sont appelés respectivement "jet lent" et "jet rapide" dans la suite du texte.
Les injections du jet lent et du jet rapide dans l'ouverture 11 sont faites respectivement par des buses juxtaposêes 20 et 22.
Dans la forme de réalisation représentée, dans laquelle l'ouverture est rectangulaire et comporte deux bords horizontaux et deux bords verticaux, et de façon non limitative, les buses d'injection 20 et 22 s'étendent sur toute la longueur du bord supérieur de l'ouverture 11, de telle sorte que le rideau d'air 14 soit formé sur toute la largeur de celle-ci. Les deux jets formant le rideau d'air 14 sont alors récupérés en totalité par une grille de reprise unique 24 qui WÖ 98/26226 PCT/FR97102238 _' 13 s'étend le long du bord infërieur de l'ouverture et sur toute la longueur de ce bord. Les bords verticaux de l'ouverture 11, sont matérialisés par deux parois laté-rales 26, situées de part et d'autre des deux jets for-tuant le rideau d'air 14. Ces deux parois latérales 26 se prolongent dans la zone contaminante 12 sur une dis-tance au moins égale à l'épaisseur maximale des jets.
Comme on l'a illustré schématiquement sur la figure 1, le jet lent, injecté par la buse 20, est dimensionné afin que son dard 16 couvre la totalité du plan de l'ouverture 11 à protéger. Ce résultat est obtenu en faisant en sorte que la portée, ou longueur, du dard 16 soit au moins égale à la hauteur de l'ouver-ture 11. A cet effet, la largeur de la buse 20, paral-lèlement au plan de la figure 1, est au moins égale à
1/6ème et, de préférence, à 1/5ème de la hauteur de l'ouverture 11 à protéger. Ainsi, et uniquement à titre d'exemple, pour une ouverture de 1 m de haut, la lar-geur de la buse 20 sera d'au moins 0,20 m.
Par ailleurs, de façon à éviter au maximum les turbulences et pour des raisons économiques, la vitesse du jet lent émis par la buse 20 est fixée avan-tageusement à 0,5 m/s. Du fait que la longueur du dard 16 du jet lent est au moins égale à la hauteur de l'ou-verture à protéger et que ce jet est relativement lent, les filets d'air suivent le contour des objets qui pas-sent au travers du rideau d'air 14, sans rupture du confinement.
La faible vitesse du jet lent injecté par la buse 20 a cependant pour conséquence que ce jet, s'il était seul, risquerait d'être déstabilisé par les perturbations aérauliques ou mécaniques qui peuvent se produire près du rideau d'air, entrainant ainsi la rup-WO '98126226 PGTIFR97/02238 ture du confinement du poste de travail. C'est pourquoi l'on adjoint au jet lent le jet rapide injecté par la buse 22 et dont la plus grande vitesse permet d'assurer la stabilité du premier jet et, par conséquent, d'amé-liorer l'efficacité du confinement en situation d'ef-fractions au travers de la barrière dynamique formée par le rideau d'air 14. A titre d'exemple nullement limitatif, la largeur de la buse 22 par laquelle est injecté le jet rapide peut être égale à environ 1/40eme de la largeur de la buse 20, ce qui correspond à
0,005 m dans l'exemple décrit.
Afin d'optimiser l'effet barrière assuré
par l'association des deux jets, les demandeurs ont établi que le débit d'injection du jet rapide, injecté
par 1a buse 22, doit être réglé afin que le débit d'air induit par la face de ce jet rapide qui est en contact avec le jet lent, injecté par la buse 20, soit inférieur ou, de préférence, sensiblement égal à la moitié du débit d'injection de ce jet lent. Des expériences et des simulations ont montré que cette caractéristique conduisait à une amélioration notable de l'effet barrière par rapport à l'art antérieur, dans lequel le débit du jet rapide est réglé afin que le dëbit d'air induit par la face de ce jet rapide en contact avec le jet lent, soit sensiblement égal au débit d'injection du jet lent.
A titre d'illustration nullement limita-tive, si le débit de soufflage du jet lent injecté par la buse 22 est de 360 m3/h, le débit de soufflaae du jet rapide, injecté par la buse 22, doit être d'environ 42 m3/h. Cette dernière valeur est à comparer à la WO'98/26226 PG"f/FR97I02238 _ 15 valeur de 89 m3/h environ préconisée dans l'art anté-rieur.
' Afin d'assurer la récupération de tout l'air soufflé par les buses 20 et 22 et de l'air entrainé par le rideau d'air 14, la grille de reprise 24 communique avec des moyens d'aspiration (non repré-sentés), dimensionnés à cet effet. Dans la pratique, l'air récupéré par la grille de reprise 24 est avanta-geusement épuré par des moyens d'épuration spécifiques (non représentés) avant d'être recyclé vers les buses d'injection 20 et 22. L'excédent d'air est alors rejeté
à l'extérieur après une seconde épuration spécifique.
Dans l'exemple numérique donné précédem ment, le débit d'aspiration de l'air par la grille de reprise 29 est de 825 m3/h.
Les demandeurs ont également établi que l'effet barrière est encore optimisé lorsque chacun des deux jets est injecté selon une direction sensiblement parallèle au plan vertical de l'ouverture 11 et lorsque la grille de reprise 24 est perpendiculaire à cette direction. En d'autres termes, il est souhaitable que les orifices de sortie des buses 20 et 22 soient situées dans un même plan horizontal et que la grille de reprise 29 soit située en dessous des buses 20 et 22 dans un autre plan horizontal.
Par ailleurs, un effet épurateur de la zone 10 à protéger est obtenu en assurant une ventilation interne de cette zone et en respectant un débit d'injection déterminê pour cette ventilation interne.
Cet effet épurateur, ajouté à l'effet barrière procuré
par le rideau d'air 14, améliore sensiblement l'effica-cité du confinement, notamment en situation d'effrac-WO'98126226 PCT/FR97/02238 ' 16 tions.
De façon plus précise, dans la forme de réalisation de la figure Z qui concerne un rideau d'air 19 formé de deux jets adjacents et de même sens, le débit d'injection de l'air propre de ventilation à
l' intérieur de la zone 10 à protéger est au moins ëgal au débit d'air induit par le jet rapide, injecté par la buse 22, sur la face de ce jet rapide qui est en contact avec l'air propre de ventilation, c'est-à-dire sur la face du jet rapide tournée vers la zone 10 à
protéger. De plus, l'air propre de ventilation est injecté à une vitesse telle que la vitesse de cet air, rapportée à la surface du plan de l'ouverture 11 soit au moins égale à 0,1 m/s.
Dans la forme de réalisation illustrée schématiquement sur la figure 1, l'injection de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone 10 à
protéger s'effectue par une grille de soufflage 28 qui s' étend sur la totalité de la paroi arrière de la zone à protéger, c' est-à-dire sur toute la paroi de la zone de travail faisant face à l'ouverture 11 et orientée parallèlement au plan vertical de celle-ci. La grille de soufflage 28 par laquelle est injecté l'air propre de ventilation est située sur la gauche en considérant la figure 1.
Dans un mode de réalisation (non représenté) déjà mentionné, selon lequel la zone à
protéger est un convoyeur en défilement suivant un trajet donné, la paroi par laquelle est injecté l'air propre de ventilation formant le flux épurateur, est la paroi supérieure de la zone à protéger. Cette paroi est disposée en regard du convoyeur et orientée alors WÖ 98/26226 PCTIF'R97102238 sensiblement perpendiculairement au plan de la zone de sêparation.
Lorsque la température qui règne dans la zone 10 à protéger doit être maintenue à une valeur uniforme déterminée, l'air propre de ventilation est injecté par la grille de soufflage 28 à une température régulée. A cet effet, des moyens de régulation de tem-pérature, tels qu'un échangeur de chaleur (non repré-senté), sont placés dans le circuit de ventilation, en amont de la grille de soufflage 28.
Dans l'exemple non limitatif décrit précé-demment, le débit de soufflage de la ventilation interne est de 360 m3/h.
Des expérimentations et des simulations ont montré que le respect des caractéristiques qui viennent d'être décrites garantit des efficacités de confinement 10 à 100 fois meilleures que celles qui sont obtenues selon l'art antérieur. Ainsi, l'efficacité de confine-ment d'une barrière dynamique étant définie comme le rapport de la concentration en polluants, particulaires ou gazeux, dans la zone contaminante à la concentration des mêmes polluants dans la zone à protéger, les carac-téristiques sus décrites permettent d'atteindre des efficacités de confinement comprises entre 109 et 106.
Sur la figure 2, on a illustré une deuxième forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Cette deuxième forme de mise en oeuvre reprend, pour l'essentiel, les caractéristiques dêcrites précédemment " en se référant à la figure 1, en ajoutant un troisième jet, relativement lent, entre le jet rapide et la zone à protéger. Pour cette raison, les éléments de l'ins tallation illustrée sur la figure 2 qui sont identiques à ceux de l'installation décrite précédemment en se référant à la figure 1 sont désignés par Ies mêmes chiffres de référence et il n'en sera pas fait de des-cription détaillée.
Ainsi, on reconnaît sur la figure 2 la zone à protéger, la zone contaminante 12, l'ouverture 11, les buses 20 et 22 par lesquelles sont respectivement injectés le jet lent et le jet rapide dont les dards respectifs sont illustrés en 16 et 18, les parois laté-10 rates 26 de l'ouverture 11 et la grille de soufflage 28 assurant la ventilation interne de la zone 10 à proté-ger.
Le rideau d'air, désigné dans ce cas par la réfërence 14', comprend en outre un troisième jet d'air propre, relativement lent par rapport au jet rapide, qui est émis par une buse 30 adjacente à la buse 22, entre le j et rapide et la zone 10 à protéger, de façon à être adjacent au jet rapide et de même sens que les autres jets. Le dard de ce troisième jet est illustré
en 32 sur la figure 2.
Les dimensions de la buse 30 sont choisies afin que le dard 32 du troisième jet recouvre toute l'ouverture. A cet effet, la buse 30 s'étend, comme les buses 20 et 22, sur toute la longueur du bord supérieur de l'ouverture 11, et la largeur de cette buse 30 est au moins égale à 1/6eme et , de préférence, à 1/5eme de la hauteur de l'ouverture 11. Dans la pratique, les largeurs des buses 20 et 30 sont les mémes et, par exemple, de 0,20 m dans le cas de l'illustration numé-rique données précédemment, de façon non limitative, en se référant à la figure 1.
Dans la deuxième forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on règle le débit d'injec-tion du jet lent délivré par la buse 30, afin que ce débit soit sensiblement égal au débit d'injection du jet lent délivré par la buse 20. Ainsi, les débits d'air induits par les faces du jet rapide, émis par la buse 22, respectivement en contact avec chacun des jets lents, sont inférieurs ou, de préférence, sensiblement égaux à la moitié des débits d'injection de ces jets lents.
Comme l'illustre la figure 2, il est à
noter que la largeur de la grille de reprise, désignée dans ce cas par la référence 29', est adaptée à la lar-geur du rideau d'air, afin que tous les jets soient récupérés par cette grille 24'. Plus précisément, la grille 24' de reprise du rideau d'air 19' formé de trois jets, est plus large que la grille 24 de reprise du rideau d'air 14, formé de deux jets.
L'utilisation d'un rideau d'air 14' formé
de trois jets adjacents et de même sens permet une séparation dynamique efficace des deux zones dans l'un et l'autre sens.
De plus, dans la deuxième forme de mise en oeuvre illustrée sur la figure 2, la présence d'un autre jet lent, entre le jet rapide et la zone 10 à
protéger, permet de diminuer le débit d'injection de la ventilation interne par rapport à la première forme de mise en oeuvre. En effet, le débit d'injection de l'air propre de ventilation par la grille de soufflage 28 est alors au moins égal au débit d'air induit par le jet lent émis par la buse 30, sur la face de ce troisième jet qui est en contact avec l'air propre de ventila-tion.
Dans l'exemple numérique donné prëcédem-ment, le débit d'injection de chacun des jets lents est de 360 m3/h, le débit de soufflage de la ventilation interne est de 360 m3/h et le débit d'aspiration de la grille de reprise 24' est de 1185 m3/h.
Comme dans la première forme de mise en oeuvre de l'invention, les trois jets sont, de préfé
rence, injectés dans des directions parallèles au plan de l'ouverture 11 et la grille de reprise est placée en dessous des buses d' in j ection 20, 22 et 30 et orientée perpendiculairement à ce plan. Par ailleurs, la vitesse à laquelle l'air de ventilation est injecté dans la zone 10 à protéger est avantageusement au moins égale à
0, 1 m/s .
Les efficacités de confinement obtenues dans la deuxième forme de mise en oeuvre de l'inven-25 tion, illustrée sur la figure 2, sont comparables à
celles qui ont ëté données dans le cas de la première forme de mise en oeuvre, décrite précédemment en réfé-rence à la figure 1.
I1 est à noter que de nombreuses modifica tions peuvent être effectuées sur les installations décrites, sans sortir du cadre de l'invention.
Ces modifications concernent en premier lieu les applications, qui sont nombreuses et concer-nent tous les cas dans lesquels il est nécessaire d'as-surer la séparation thermique et dynamique de deux ambiances à concentrations gazeuses, particulaires et/ou bactériologiques différentes (une ambiance propre et l'autre contaminée, ainsi qu'à une température pou-vant être différente), tout en permettant le passage répété d'objets d'une zone vers l'autre, sans que la zone propre ne devienne contaminée. Des exemples de ces applications sont la protection de postes de travail WÖ 98126226 PCT/FIt97/02238 agro-alimentaire, médical, biotechnologique ou à hautes technologies, de présentoirs pour la distribution de ' produits sensibles, etc..
Les modifications possibles concernent aussi la forme, l'orientation et le nombre des zones de séparation par lesquelles les deux zones communiquent, ainsi que le choix des bords de la zone de séparation sur lesquels sont implantées les buses d'injection et la grille de reprise, qui peuvent être différents de ceux qui ont été décrits.
Dans le document FR-A-2 659 782, il est proposé d' adj oindre aux deux j ets d' air propre décrits dans le document FR-A-2 530 163 un troisième jet d'air propre relativement lent, afin que le jet d'air rapide se trouve situë entre deux jets lents adjacents et de même sens.
Dans cet agencement, gui reprend les prin-cipales caractéristiques des documents FR-A- 2 530 163 et FR-A-2 652 520, le débit d'injection de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone à protéger est considérablement diminué. De plus, le confinement dyna-mique est assuré dans les deux sens, ce qui n'était pas le cas dans les documents précédents.
La réduction du débit d'injection de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone à proté-ger découle du fait que l'induction dans cette zone est produite par la zone de développement de l'un des jets lents et non plus par la zone de développement du jet rapide comme dans le cas d'un rideau d'air à deux jets.
En dépit des améliorations apportées à la technique du rideau d'air par ces différents documents, des expériences et des simulations faites par les demandeurs ont montré que l'efficacité du confinement obtenu avec les dispositifs à rideau d'air décrits dans les documents FR-A-2 530 153, FR-A-2 652 520 et FR-A-2 659 782 restait très perfectible, notamment en situa-tion d'effractions.
W0 98/26226 PCTlFR97/02238 Exposé de l'invention L'invention a précisément pour objet un ' procédé de séparation dynamique de deux zones communi quant entre elles par au moins une zone de séparation, ' S utilisant un rideau d'air dont le principe est comparable à celui qui est décrit dans les documents FR-A-2 530 163, FR-A-2 652 520 et FR-A-2 659 782 , mais dont l'efficacité de confinement est sensiblement améliorée, notamment en situation d'effractions.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un procédé de séparation dynamique d'une zone contaminante et d'une zone à protéger, communiquant entre elles par au moins une zone de séparation, ce procédé comprenant les étapes suivantes .
- on injecte dans ladite zone de séparation, à un premier débit d'injection, un premier jet d'air propre relativement lent, comprenant un dard apte à
recouvrir toute la zone de séparation ;
- on injecte simultanément dans la zone de séparation, à un deuxième débit d'injection, un deuxième jet d'air propre relativement rapide, adjacent au premier jet et de même sens que celui-ci, entre la zone à
protéger et le premier jet ;
ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on règle le deuxième débit d'injection, afin que le débit d'air induit par la face du deuxième jet en contact avec le premier jet, soit au plus sensiblement égal à la moitié
du premier débit d'injection.
Les demandeurs ont découvert et vérifié, - par l'expérience et par le calcul, que toutes ces caractéristiques sont indispensables à l'obtention d'un "effet barrière" entre les deux zones, c'est-à-dire _ 8 pour que le dard recouvre effectivement toute la zone de séparation.
En effet, si l'induction de la face du jet rapide, créée par le débit de soufflage de celui-ci, est trop importante, on peut considérer qu'il y a surconsommation du dard du jet lent et cela a pour conséquence une diminution de la longueur du jet lent ;
de ce fait, la couverture de l'ouverture à protéger est imparfaite (cas de tous les documents de l'art antérieur) . En revanche, si le débit du jet rapide est trop faible, la stabilisation du jet lent par induction de la face du jet rapide en contact avec le jet lent n'est pas maximale. C'est pourquoi, les demandeurs ont établi qu'il est essentiel que le débit d'air induit par la face du deuxième jet (rapide) en contact avec le premier jet (lent) soit inférieur ou, de préférence, sensiblement égal à la moitié du débit d'injection de ce premier jet et non égal à la totalité de ce débit d'injection, comme l'enseignent les documents FR-A-2 530 163, FR-A- 89 12861 et FR-A-2 659 782.
Le rideau d'air peut assurer un confinement dynamique dans l'un et l'autre sens, si l'on adjoint aux deux premiers jets un troisième jet relativement lent. Dans ce cas, on injecte dans la zone de séparation, à un troisième débit d'injection, un troisième jet d'air propre relativement lent, adjacent au deuxième jet et de même sens que les premier et deuxième jets, entre la zone à protéger et le deuxième jet. Le troisième jet comprend un dard apte à recouvrir toute la zone de séparation. On règle alors le troisième débit d'injection pour qu'il soit sensiblement ëgal au premier débit d'injection, afin que les débits d'air induits par les faces du deuxième WÖ 98/26226 PCTIFR97/02238 jet respectivement en contact avec le premier et le troisième jets soient au plus sensiblement égaux à la moitié des premier et troisième débits d'injection.
Grâce à ces caractéristiques, le troisième jet S recouvre, effectivement, toute la zone de séparation.
De préférence, on injecte simultanëment de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone à
protéger, à un débit d'injection au moins égal au débit d'air induit par le deuxième ou le troisième jet (selon que le rideau d'air comprend deux ou trois jets), sur la face de celui-ci en contact avec l'air propre de ventilation. Les demandeurs ont découvert que cette caractéristique permet d'obtenir un "effet épurateur"
dans la zone à protéger, notamment en situation d'ef-fractions au travers du rideau d'air.
Afin d'optimiser l'effet épurateur et quel que soit le nombre de jets formant le rideau d'air, on injecte avantageusement l'air propre de ventilation à
une vitesse telle que la vitesse de cet air propre de ventilation, rapportée à la surface du plan de la zone de séparation, soit au moins égale à 0,1 m/s.
Dans le cas où une ventilation interne est utilisée, on injecte l'air propre de ventilation sur la totalité d'une paroi arrière ou supérieure de la zone à
protéger, en direction de la zone de séparation. La paroi par laquelle est injecté l'air propre de ventilation est donc orientée parallèlement ou sensiblement perpendiculairement au plan de la zone de séparation.
Si l'on désire en outre maîtriser la tempé-. rature à l'intérieur de la zone protégée, on injecte l'air propre de ventilation à une température régulée.
Afin d'optimiser encore l'effet barrière procuré par le rideau d'air, tous les jets d'air propre sont de préférence injectés selon des directions sensiblement parallèles au plan de la zone de séparation. De plus, on récupère avantageusement tous les jets d'air propre par une grille de reprise installée en face des buses d'injection de ces jets et située dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction des jets d'air propre.
üne optimisation de l'effet barrière procu-rée par le rideau d'air peut aussi être obtenue en pro-longeant les parois latérales de l'ouverture, situées de part et d'autre des jets d'air propre, afin qu'elles s'étendent vers la zone contaminante sur une distance au moins égale à l'épaisseur maximale des jets.
Brève description des dessins On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de mise en oeuvre de l' in vention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels .
- la figure 1 est une vue en perspective, qui illustre de façon schématique la protection d'une zone de travail propre au moyen d'un rideau d'air formé
de deux jets d'air adjacents, selon une première forme de mise en oeuvre du procédé de l'invention ; et - la figure 2 est une vue en perspective comparable à la figure 1, qui illustre schématiquement la protection d'une zone de travail propre au moyen d'un rideau d'air formée de trois jets d'air adjacents, selon une deuxième forme de mise en oeuvre du procédé
de l'invention.
WÖ 98126226 PC"fIFIt97102238 Exposé détaillé de deux formes de mise en oenvre Sur la figure 1, on a désigné respective-ment par les références 10 et 12 une zone à protéger et une zone contaminante.
Dans la forme de réalisation représentée, la zone 10 à protéger est constituée par l'espace inté-rieur propre d'un poste de travail et la zone contami-nante 12 est constituée par l'espace extérieur à ce poste de travail. Cet espace extérieur constitue une source de contamination thermique, particulaire, gazeuse et/ou microbienne vis-à-vis de l'espace inté-rieur du poste de travail.
Le poste de travail qui forme la zone 10 à
protéger est délimité par des parois étanches dans tou tes les directions, sauf vers la droite en considérant la figure 1. Plus précisément, la face du poste de tra-vail tournée vers la droite sur la figure 1 forme une zone de séparation, constituée par une ouverture 11, par laquelle la zone 10 à protéger communique avec la zone extérieure contaminante 12. Cette ouverture 11 est destinée, par exemple, à permettre l'entrée et la sortie d'objets dans la zone 10 à protéger, ainsi que des manutentions éventuelles à l'intérieur de cette zone, depuis la zone extérieure contaminante 12. I1 est à noter que cette illustration ne constitue qu'un exemple de réalisation, nullement limitatif, les zones 10 et 12 pouvant communiquer par une ou plusieurs zones de séparation d'orientations quelconques et qui ne sont pas nécessairement matérialisées par des ouvertures, sans sortir du cadre de l'invention.
En particulier, dans un mode de réalisation non reprësentê, selon lequel la zone à protéger est un convoyeur en défilement suivant un trajet en ligne, WÖ 98/26226 PCT/FR97/02238 circulaire ou encore sinueux, la zone de séparation entre la zone contaminante et la zone à protéger s'étend longitudinalement le long du trajet dudit convoyeur.
Afin de préserver la séparation dynamique des zones IO et 12 malgré la présence de l'ouverture 11, un rideau d'air I4 est formé en permanence dans cette ouverture lorsque l'installation est utilisée.
Dans la forme de réalisation illustrée schématiquement sur la figure 1, ce rideau d'air 14 est formé en injec-tant simultanément dans l'ouverture deux jets d'air propre adjacents et de même sens.
De façon plus précise, on injecte dans l'ouverture 11 un premier jet d'air propre, relative ment lent, dont seul le dard 16 est représenté, et un deuxième jet d'air propre, relativement rapide par rap-port au premier jet, dont seul le dard 18 est repré-senté. Le deuxième jet est injecté entre le premier jet et la zone 10 à protéger. Pour simplifier, le premier jet et le deuxième jet sont appelés respectivement "jet lent" et "jet rapide" dans la suite du texte.
Les injections du jet lent et du jet rapide dans l'ouverture 11 sont faites respectivement par des buses juxtaposêes 20 et 22.
Dans la forme de réalisation représentée, dans laquelle l'ouverture est rectangulaire et comporte deux bords horizontaux et deux bords verticaux, et de façon non limitative, les buses d'injection 20 et 22 s'étendent sur toute la longueur du bord supérieur de l'ouverture 11, de telle sorte que le rideau d'air 14 soit formé sur toute la largeur de celle-ci. Les deux jets formant le rideau d'air 14 sont alors récupérés en totalité par une grille de reprise unique 24 qui WÖ 98/26226 PCT/FR97102238 _' 13 s'étend le long du bord infërieur de l'ouverture et sur toute la longueur de ce bord. Les bords verticaux de l'ouverture 11, sont matérialisés par deux parois laté-rales 26, situées de part et d'autre des deux jets for-tuant le rideau d'air 14. Ces deux parois latérales 26 se prolongent dans la zone contaminante 12 sur une dis-tance au moins égale à l'épaisseur maximale des jets.
Comme on l'a illustré schématiquement sur la figure 1, le jet lent, injecté par la buse 20, est dimensionné afin que son dard 16 couvre la totalité du plan de l'ouverture 11 à protéger. Ce résultat est obtenu en faisant en sorte que la portée, ou longueur, du dard 16 soit au moins égale à la hauteur de l'ouver-ture 11. A cet effet, la largeur de la buse 20, paral-lèlement au plan de la figure 1, est au moins égale à
1/6ème et, de préférence, à 1/5ème de la hauteur de l'ouverture 11 à protéger. Ainsi, et uniquement à titre d'exemple, pour une ouverture de 1 m de haut, la lar-geur de la buse 20 sera d'au moins 0,20 m.
Par ailleurs, de façon à éviter au maximum les turbulences et pour des raisons économiques, la vitesse du jet lent émis par la buse 20 est fixée avan-tageusement à 0,5 m/s. Du fait que la longueur du dard 16 du jet lent est au moins égale à la hauteur de l'ou-verture à protéger et que ce jet est relativement lent, les filets d'air suivent le contour des objets qui pas-sent au travers du rideau d'air 14, sans rupture du confinement.
La faible vitesse du jet lent injecté par la buse 20 a cependant pour conséquence que ce jet, s'il était seul, risquerait d'être déstabilisé par les perturbations aérauliques ou mécaniques qui peuvent se produire près du rideau d'air, entrainant ainsi la rup-WO '98126226 PGTIFR97/02238 ture du confinement du poste de travail. C'est pourquoi l'on adjoint au jet lent le jet rapide injecté par la buse 22 et dont la plus grande vitesse permet d'assurer la stabilité du premier jet et, par conséquent, d'amé-liorer l'efficacité du confinement en situation d'ef-fractions au travers de la barrière dynamique formée par le rideau d'air 14. A titre d'exemple nullement limitatif, la largeur de la buse 22 par laquelle est injecté le jet rapide peut être égale à environ 1/40eme de la largeur de la buse 20, ce qui correspond à
0,005 m dans l'exemple décrit.
Afin d'optimiser l'effet barrière assuré
par l'association des deux jets, les demandeurs ont établi que le débit d'injection du jet rapide, injecté
par 1a buse 22, doit être réglé afin que le débit d'air induit par la face de ce jet rapide qui est en contact avec le jet lent, injecté par la buse 20, soit inférieur ou, de préférence, sensiblement égal à la moitié du débit d'injection de ce jet lent. Des expériences et des simulations ont montré que cette caractéristique conduisait à une amélioration notable de l'effet barrière par rapport à l'art antérieur, dans lequel le débit du jet rapide est réglé afin que le dëbit d'air induit par la face de ce jet rapide en contact avec le jet lent, soit sensiblement égal au débit d'injection du jet lent.
A titre d'illustration nullement limita-tive, si le débit de soufflage du jet lent injecté par la buse 22 est de 360 m3/h, le débit de soufflaae du jet rapide, injecté par la buse 22, doit être d'environ 42 m3/h. Cette dernière valeur est à comparer à la WO'98/26226 PG"f/FR97I02238 _ 15 valeur de 89 m3/h environ préconisée dans l'art anté-rieur.
' Afin d'assurer la récupération de tout l'air soufflé par les buses 20 et 22 et de l'air entrainé par le rideau d'air 14, la grille de reprise 24 communique avec des moyens d'aspiration (non repré-sentés), dimensionnés à cet effet. Dans la pratique, l'air récupéré par la grille de reprise 24 est avanta-geusement épuré par des moyens d'épuration spécifiques (non représentés) avant d'être recyclé vers les buses d'injection 20 et 22. L'excédent d'air est alors rejeté
à l'extérieur après une seconde épuration spécifique.
Dans l'exemple numérique donné précédem ment, le débit d'aspiration de l'air par la grille de reprise 29 est de 825 m3/h.
Les demandeurs ont également établi que l'effet barrière est encore optimisé lorsque chacun des deux jets est injecté selon une direction sensiblement parallèle au plan vertical de l'ouverture 11 et lorsque la grille de reprise 24 est perpendiculaire à cette direction. En d'autres termes, il est souhaitable que les orifices de sortie des buses 20 et 22 soient situées dans un même plan horizontal et que la grille de reprise 29 soit située en dessous des buses 20 et 22 dans un autre plan horizontal.
Par ailleurs, un effet épurateur de la zone 10 à protéger est obtenu en assurant une ventilation interne de cette zone et en respectant un débit d'injection déterminê pour cette ventilation interne.
Cet effet épurateur, ajouté à l'effet barrière procuré
par le rideau d'air 14, améliore sensiblement l'effica-cité du confinement, notamment en situation d'effrac-WO'98126226 PCT/FR97/02238 ' 16 tions.
De façon plus précise, dans la forme de réalisation de la figure Z qui concerne un rideau d'air 19 formé de deux jets adjacents et de même sens, le débit d'injection de l'air propre de ventilation à
l' intérieur de la zone 10 à protéger est au moins ëgal au débit d'air induit par le jet rapide, injecté par la buse 22, sur la face de ce jet rapide qui est en contact avec l'air propre de ventilation, c'est-à-dire sur la face du jet rapide tournée vers la zone 10 à
protéger. De plus, l'air propre de ventilation est injecté à une vitesse telle que la vitesse de cet air, rapportée à la surface du plan de l'ouverture 11 soit au moins égale à 0,1 m/s.
Dans la forme de réalisation illustrée schématiquement sur la figure 1, l'injection de l'air propre de ventilation à l'intérieur de la zone 10 à
protéger s'effectue par une grille de soufflage 28 qui s' étend sur la totalité de la paroi arrière de la zone à protéger, c' est-à-dire sur toute la paroi de la zone de travail faisant face à l'ouverture 11 et orientée parallèlement au plan vertical de celle-ci. La grille de soufflage 28 par laquelle est injecté l'air propre de ventilation est située sur la gauche en considérant la figure 1.
Dans un mode de réalisation (non représenté) déjà mentionné, selon lequel la zone à
protéger est un convoyeur en défilement suivant un trajet donné, la paroi par laquelle est injecté l'air propre de ventilation formant le flux épurateur, est la paroi supérieure de la zone à protéger. Cette paroi est disposée en regard du convoyeur et orientée alors WÖ 98/26226 PCTIF'R97102238 sensiblement perpendiculairement au plan de la zone de sêparation.
Lorsque la température qui règne dans la zone 10 à protéger doit être maintenue à une valeur uniforme déterminée, l'air propre de ventilation est injecté par la grille de soufflage 28 à une température régulée. A cet effet, des moyens de régulation de tem-pérature, tels qu'un échangeur de chaleur (non repré-senté), sont placés dans le circuit de ventilation, en amont de la grille de soufflage 28.
Dans l'exemple non limitatif décrit précé-demment, le débit de soufflage de la ventilation interne est de 360 m3/h.
Des expérimentations et des simulations ont montré que le respect des caractéristiques qui viennent d'être décrites garantit des efficacités de confinement 10 à 100 fois meilleures que celles qui sont obtenues selon l'art antérieur. Ainsi, l'efficacité de confine-ment d'une barrière dynamique étant définie comme le rapport de la concentration en polluants, particulaires ou gazeux, dans la zone contaminante à la concentration des mêmes polluants dans la zone à protéger, les carac-téristiques sus décrites permettent d'atteindre des efficacités de confinement comprises entre 109 et 106.
Sur la figure 2, on a illustré une deuxième forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Cette deuxième forme de mise en oeuvre reprend, pour l'essentiel, les caractéristiques dêcrites précédemment " en se référant à la figure 1, en ajoutant un troisième jet, relativement lent, entre le jet rapide et la zone à protéger. Pour cette raison, les éléments de l'ins tallation illustrée sur la figure 2 qui sont identiques à ceux de l'installation décrite précédemment en se référant à la figure 1 sont désignés par Ies mêmes chiffres de référence et il n'en sera pas fait de des-cription détaillée.
Ainsi, on reconnaît sur la figure 2 la zone à protéger, la zone contaminante 12, l'ouverture 11, les buses 20 et 22 par lesquelles sont respectivement injectés le jet lent et le jet rapide dont les dards respectifs sont illustrés en 16 et 18, les parois laté-10 rates 26 de l'ouverture 11 et la grille de soufflage 28 assurant la ventilation interne de la zone 10 à proté-ger.
Le rideau d'air, désigné dans ce cas par la réfërence 14', comprend en outre un troisième jet d'air propre, relativement lent par rapport au jet rapide, qui est émis par une buse 30 adjacente à la buse 22, entre le j et rapide et la zone 10 à protéger, de façon à être adjacent au jet rapide et de même sens que les autres jets. Le dard de ce troisième jet est illustré
en 32 sur la figure 2.
Les dimensions de la buse 30 sont choisies afin que le dard 32 du troisième jet recouvre toute l'ouverture. A cet effet, la buse 30 s'étend, comme les buses 20 et 22, sur toute la longueur du bord supérieur de l'ouverture 11, et la largeur de cette buse 30 est au moins égale à 1/6eme et , de préférence, à 1/5eme de la hauteur de l'ouverture 11. Dans la pratique, les largeurs des buses 20 et 30 sont les mémes et, par exemple, de 0,20 m dans le cas de l'illustration numé-rique données précédemment, de façon non limitative, en se référant à la figure 1.
Dans la deuxième forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on règle le débit d'injec-tion du jet lent délivré par la buse 30, afin que ce débit soit sensiblement égal au débit d'injection du jet lent délivré par la buse 20. Ainsi, les débits d'air induits par les faces du jet rapide, émis par la buse 22, respectivement en contact avec chacun des jets lents, sont inférieurs ou, de préférence, sensiblement égaux à la moitié des débits d'injection de ces jets lents.
Comme l'illustre la figure 2, il est à
noter que la largeur de la grille de reprise, désignée dans ce cas par la référence 29', est adaptée à la lar-geur du rideau d'air, afin que tous les jets soient récupérés par cette grille 24'. Plus précisément, la grille 24' de reprise du rideau d'air 19' formé de trois jets, est plus large que la grille 24 de reprise du rideau d'air 14, formé de deux jets.
L'utilisation d'un rideau d'air 14' formé
de trois jets adjacents et de même sens permet une séparation dynamique efficace des deux zones dans l'un et l'autre sens.
De plus, dans la deuxième forme de mise en oeuvre illustrée sur la figure 2, la présence d'un autre jet lent, entre le jet rapide et la zone 10 à
protéger, permet de diminuer le débit d'injection de la ventilation interne par rapport à la première forme de mise en oeuvre. En effet, le débit d'injection de l'air propre de ventilation par la grille de soufflage 28 est alors au moins égal au débit d'air induit par le jet lent émis par la buse 30, sur la face de ce troisième jet qui est en contact avec l'air propre de ventila-tion.
Dans l'exemple numérique donné prëcédem-ment, le débit d'injection de chacun des jets lents est de 360 m3/h, le débit de soufflage de la ventilation interne est de 360 m3/h et le débit d'aspiration de la grille de reprise 24' est de 1185 m3/h.
Comme dans la première forme de mise en oeuvre de l'invention, les trois jets sont, de préfé
rence, injectés dans des directions parallèles au plan de l'ouverture 11 et la grille de reprise est placée en dessous des buses d' in j ection 20, 22 et 30 et orientée perpendiculairement à ce plan. Par ailleurs, la vitesse à laquelle l'air de ventilation est injecté dans la zone 10 à protéger est avantageusement au moins égale à
0, 1 m/s .
Les efficacités de confinement obtenues dans la deuxième forme de mise en oeuvre de l'inven-25 tion, illustrée sur la figure 2, sont comparables à
celles qui ont ëté données dans le cas de la première forme de mise en oeuvre, décrite précédemment en réfé-rence à la figure 1.
I1 est à noter que de nombreuses modifica tions peuvent être effectuées sur les installations décrites, sans sortir du cadre de l'invention.
Ces modifications concernent en premier lieu les applications, qui sont nombreuses et concer-nent tous les cas dans lesquels il est nécessaire d'as-surer la séparation thermique et dynamique de deux ambiances à concentrations gazeuses, particulaires et/ou bactériologiques différentes (une ambiance propre et l'autre contaminée, ainsi qu'à une température pou-vant être différente), tout en permettant le passage répété d'objets d'une zone vers l'autre, sans que la zone propre ne devienne contaminée. Des exemples de ces applications sont la protection de postes de travail WÖ 98126226 PCT/FIt97/02238 agro-alimentaire, médical, biotechnologique ou à hautes technologies, de présentoirs pour la distribution de ' produits sensibles, etc..
Les modifications possibles concernent aussi la forme, l'orientation et le nombre des zones de séparation par lesquelles les deux zones communiquent, ainsi que le choix des bords de la zone de séparation sur lesquels sont implantées les buses d'injection et la grille de reprise, qui peuvent être différents de ceux qui ont été décrits.
Claims (12)
1. Procédé de séparation dynamique d'une zone contaminante et d'une zone à protéger, communiquant entre elles par-au moins une zone de séparation, comprenant les étapes suivantes:
injection dans la zone de séparation, à un premier débit d'injection, d'un premier jet d'air propre lent, comprenant un dard recouvrant toute la zone de séparation;
et injection simultanée dans la zone de séparation, à un deuxième débit d'injection, d'un deuxième jet d'air propre rapide, adjacent au premier jet et de méme sens que celui-ci, entre la zone à protéger et le premier jet;
dans lequel le deuxième débit d'injection est réglé
afin qu'un débit d'air induit par une face du deuxième jet en contact avec le premier jet soit au plus égal à une moitié du premier débit d'injection.
injection dans la zone de séparation, à un premier débit d'injection, d'un premier jet d'air propre lent, comprenant un dard recouvrant toute la zone de séparation;
et injection simultanée dans la zone de séparation, à un deuxième débit d'injection, d'un deuxième jet d'air propre rapide, adjacent au premier jet et de méme sens que celui-ci, entre la zone à protéger et le premier jet;
dans lequel le deuxième débit d'injection est réglé
afin qu'un débit d'air induit par une face du deuxième jet en contact avec le premier jet soit au plus égal à une moitié du premier débit d'injection.
2. Le procédé selon la revendication 1, comprenant une injection simultanée d'un air propre de ventilation dans la zone à protéger, à un débit d'injection au moins égal au débit d'air induit par le deuxième jet, sur la face de celui-ci en contact avec l'air propre de ventilation.
3. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant une injection dans la zone de séparation, à un troisième débit d'injection, d'un troisième jet lent, adjacent au deuxième jet et de même sens que les premier et deuxième jets, entre la zone à
protéger et le deuxième jet, le troisième jet comprenant un dard recouvrant toute la zone de séparation, et un réglage du troisième débit d'injection pour qu'il soit égal au premier débit d'injection, des débits d'air induits par les faces du deuxième jet respectivement en contact avec le premier et le troisième jets étant au plus égaux à la moitié des premier et troisième débits d'injection.
protéger et le deuxième jet, le troisième jet comprenant un dard recouvrant toute la zone de séparation, et un réglage du troisième débit d'injection pour qu'il soit égal au premier débit d'injection, des débits d'air induits par les faces du deuxième jet respectivement en contact avec le premier et le troisième jets étant au plus égaux à la moitié des premier et troisième débits d'injection.
4. Le procédé selon la revendication 3, comprenant une injection simultanée d'un air propre de ventilation à
l'intérieur de la zone à protéger, à un débit d'injection au moins égal au débit d'air induit par le troisième jet sur la face de celui-ci en contact avec l'air propre de ventilation.
l'intérieur de la zone à protéger, à un débit d'injection au moins égal au débit d'air induit par le troisième jet sur la face de celui-ci en contact avec l'air propre de ventilation.
5. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 4, l'air propre de ventilation étant injecté à une vitesse, rapportée à une surface du plan de la zone de séparation, au moins égale à 0,1 m/s.
6. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 4 et 5, comprenant une injection de l'air propre de ventilation sur une totalité d'une paroi de la zone à protéger, en direction de là zone de séparation.
7. Le procédé selon la revendication 6, la paroi par laquelle est injecté l'air propre de ventilation étant une paroi arrière de la zone à protéger, orientée parallèlement à un plan de la zone de séparation.
8. Le procédé selon la revendication 6, la paroi par laquelle est injecté l'air propre de ventilation étant une paroi supérieure de la zone à protéger, orientée perpendiculairement à un plan de la zone de séparation.
9. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 4 et 8, l'air propre de ventilation étant injecté à une température régulée.
20. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, tous les jets d'air propre étant injectés selon des directions parallèles au plan de la zone de séparation.
11. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant une récupération de tous les jets d' air propre par une grille de reprise installée en face de buses d'injection des jets et située dans un plan perpendiculaire à la direction des jets d'air propre.
12. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, la zone de séparation étant bordée par des parois latérales; situées de ,part et d'autre des jets d'air propre s'étendant vers la zone contaminante sur une distance au moins égale à une épaisseur maximale des jets.
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